Naši kolege Dino Novko i Vito Despoja objavili su članak u časopisu Physical Review Research (Letter). Autori predstavljaju mikroskopsku teoriju iz prvih principa koja je u mogućnosti simulirati nastanak eksciton polaritona u realističnim dvodimenzionalnim nanošupljinama.

Cavity exciton polaritons in two-dimensional semiconductors from first principles

Dino Novko and Vito Despoja, Physical Review Research 3 L032056 (2021).

DOI: 10.1103/PhysRevResearch.3.L032056

Dvodimenzionalna (2D) poluvodička mikrošupljina, u kojoj se mogu formirati eksciton polaritoni, predstavlja obećavajuću postavu za istraživanje i manipuliranje različitim režimima interakcije svjetlosti i materije. U ovom radu se istražuje vezanje između 2D ekscitona i fotona metalne šupljine primjenom propagatorske tehnike iz prvih principa. Jačinu vezanja ekscitona i fotona karakterizira pripadajuće Rabi cijepanje na dva eksciton polaritona, koji se mogu vrlo lako ugađati promjenom veličine šupljine. Maksimalno cijepanje od 128 meV postiže se u šupljini fosforena, dok se izvanredna vrijednost od oko 440 meV predviđa u jednoslojnom uređaju baziranom na 2D boron nitridu. Dobiveno Rabi cijepanje u mikrošupljini WS₂ u izvrsnom je slaganju s najnovijim eksperimentima. Ova nova metodologija može biti korisna u predviđanju i predlaganju mogućih postavki za formiranje robusnih 2D eksciton-polariton kondenzata.

Slika 1. Lijevi panel: Shema uređaja za mikrošupljinu. 2D kristal opisan optičkom vodljivošću σ(ω) umetnut je u mikrošupljinu koja se sastoji od podloge, dielektričnog medija i vrha opisanih makroskopskim dielektričnim funkcijama ϵ⁻(ω), ϵ⁰(ω) i ϵ⁺(ω). Desni panel: Intenzitet elektromagnetskih modova koji pokazuje hibridizaciju između modova šupljine n = 1 (tirkizno točkasto) i ekscitona WS₂ A i B (bijelo točkasto) u srebrnoj šupljini debljine d = 260 nm.